Топ-100
Сделать домашней страницей Добавить в избранное



Главная Обзоры СМИ Статьи


ХХI век: эра электросамолетов и реактивных электродвигателей


11 февраля 2019 года Вера Кюппер, Наука и техника


Сегодня реактивные двигатели полностью обеспечивают энергетические потребности самолетов. Их принцип действия основан на сжигании топлива и образовании выхлопных газов, которые и создают силу тяги. Однако использование такого двигателя наносит ущерб экологии. Именно из-за него уровень шума повышен как в салоне самолета, так и на расположенной вблизи аэродрома местности.

Альтернатива реактивному двигателю - электрический. Проблема в том, что удельная мощность современных электродвигателей для авиации не превышает 5 кВт/кг, в то время как реактивные обладают мощностью до 8 кВт/кг. То есть замена повлечет за собой снижение грузоподъемности самолета. Поэтому пока такой переход экономически нецелесообразен.

Специалисты Московского авиационного института (МАИ) сумели добиться большей мощности электродвигателя по сравнению с реактивным, что долгое время оставалось непреодолимой проблемой. 

Применение сверхпроводниковых материалов способно увеличить удельную мощность электродвигателей. Ведь главная особенность сверхпроводников - значительное снижение или даже полное отсутствие электрического сопротивления. Следовательно, величина тока, обратно пропорциональная сопротивлению, возрастает, а вместе с ней увеличивается и мощность двигателя. 

Система состоит из газотурбинного двигателя, вращающего электрический генератор, электродвигателя и кабельной линии, соединяющей их. Удельная мощность такой установки составляет свыше 10 кВт/кг, то есть больше, чем у реактивного двигателя. 

Основная сложность перевода летательных аппаратов с реактивных на электрические двигатели заключается в необходимости перестроения всех внутренних систем самолета. Чтобы такой переход был эффективен с точки зрения экономики, необходимо не просто сравнять удельную мощность электрических двигателей с турбинными, а значительно увеличить. 

Это можно будет осуществить, перейдя на охлаждение сверхпроводниковых двигателей жидким водородом (-253°C). Данная степень охлаждения сверхпроводников способна повысить удельную мощность двигателя до 30 кВт/кг. Но на данный момент проблема применения жидкого водорода заключается в том, что он взрывоопасен, дорого стоит и требует немало энергии для производства. 

MagniX

В январе 2019 года австралийская компания MagniX объявила, что выпустит первую партию электродвигателей для авиации уже в 2022 году. Установить их можно не только на новые, но и на нынешние самолеты, утверждают разработчики. Электродвигатели для самолетов от MagniX сделают перелеты в пять раз дешевле.

MagniX обещает в ближайшие годы выпустить линейку электродвигателей для винтовых самолетов. Установки первого поколения подойдут для легких воздушных судов вместимостью не больше 20 пассажиров.

Сообщается, что разработка австралийской компании выдает до 750 л. с. Предполагается, что установка станет аналогом турбовинтового авиационного двигателя Pratt and Whitney PT6, которым оснащены популярные модели легких пассажирских самолетов Beechcraft King Air и Cessna 208.

MagniX создаст несколько модификаций электромоторов. Одни подойдут для переоснащения уже существующих самолетов, в том числе популярной Cessna 208, другие предназначены для новых проектов. По расчетам, Cessna на электротяге пролетит до 280 км. А электросамолет, построенный с нуля, преодолеет уже 925 км на одном заряде. Инженеры MagniX приступили к испытаниям электродвигателя еще в сентябре. Тогда компания протестировала 350-сильную установку. Особый акцент на низкий вес - всего 50 кг.

Хотя электросамолетам потребуется дополнительная инфраструктура, авиаперевозчики все равно смогут сэкономить. Полеты на электротяге будут обходиться на 50-80% дешевле, чем обычные рейсы. В первую очередь, авиаперевозчики сэкономят на топливе. Например, расстояние в 185 км на Cessna 208, на топливо придется потратить $300-400. Такой же рейс на электротяге потребует электроэнергии на $12-14.

Полеты станут не только экономичными, но и экологичными, обещает MagniX. Самолет не будет производить вредных выбросов, а если для его зарядки использовать электроэнергию от возобновляемых источников, то рейс будет на 100% зеленым. Для Австралии это вполне достижимая цель, поскольку уже к 2030 году страна может полностью перейти на ВИЭ.

Siemens

В 2015 году компания Siemens представила авиационный электромотор с рекордными характеристиками - двигатель весом всего 50 кг развивает мощность в 260 КВт. Такие характеристики двигателя позволяют создавать воздушные суда со взлетной массой до двух тонн. При этом для работы воздушного винта не требуется трансмиссия, поскольку мотор выдает 2500 оборотов в минуту.

Соотношение веса к мощности у нового электродвигателя Siemens составляет больше 5 кВт на один килограмм, что превышает аналогичный показатель даже турбореактивных двигателей. Электродвигатель может вращаться со скоростью практически от 0 до 2.5 тысяч оборотов в минуту, что позволяет устанавливать пропеллер прямо на его вал без необходимости использования промежуточного редуктора. И один такой двигатель может без особых затруднений поднять в воздух самолет с взлетным весом до двух тонн.

В апреле 2017 года прототип электрического самолета Extra 330LE, построенный Siemens, установил два мировых рекорда скорости в классе электрических самолетов с аккумуляторным питанием. Siemens, которым удалось создать новый двигатель, в котором сочетается большая энергетическая плотность, мощность и малый вес.

На дистанции 3 километра самолет развил максимальную скорость в 337.50 километров в час, при весе самолета до 1000 килограмм, и скорость 342.86 километров в час при весе самолета более 1000 килограмм.

Электродвигатель, приводящий в действие самолет Extra 330LE, обеспечил 260 кВт мощности при его весе всего в 50 килограмм. Разработка данного двигателя была выполнена в рамках более глобальной программы компании Siemens, целью которой является разработка электрических гибридных силовых систем для небольших самолетов регионального класса. Данная программа проводится при участии в ней специалистов компании Airbus, которая уже давно работает над собственным вариантом подобной системы под названием.

Airbus

В 2014 году Airbus Group представила двухместный электрический самолет E-Fan, созданный при поддержке французского правительства. Довольно тихий электросамолет из углеволокна весит около 500 кг, использует литий-ионные полимерные аккумуляторы и оснащен двумя моторами мощностью по 60 КВт. Час полета стоит около £10, а батареи полностью заряжаются за 90 минут.

Boeing

Из подобных, конкурентных, проектов можно отметить совместную работу НАСА и Boeing над гибридным электрическим самолетом SUGAR Volt ("subsonic ultra-green aircraft research" - "исследование по созданию дозвукового весьма экологичного самолета") - самолета, работающего на комбинации запасенной в аккумуляторах электроэнергии и классического топлива. Проект впервые был предан огласке в 2012 году.

SUGAR, оснащен двигательной системой, которая была разработана для уменьшения расхода топлива более чем на 70 процентов, а потребления энергии - примерно на 55 процентов.

Самолет рассчитан на 154 пассажира и полет со скоростью 0,79 маха. Он будет требовать короткую взлетную дистанцию, и сможет летать на расстояние до 5630 километров.

По плану обычное топливо используется в таких энергозатратных маневрах, как взлет, а в полете двигатели самолета по большей части или почти полностью будут питаться от аккумуляторов. Точных сроков завершения проекта компания не назвала и планируют выдать готовый продукт примерно к 2030-2050 годам.

Eviation Aircraft

В июне 2017 года, на авиашоу в Ле-Бурже, израильский стартап Eviation Aircraft показал полностью электрический пассажирский самолет Alice, способный на одном заряде аккумуляторных батарей преодолеть дистанцию в 965 километров. Технологии, использованные при создании электрического самолета, были разработаны во время участия компании Eviation Aircraft в программе NASA On-Demand Mobility Program.

Небольшой электрический самолет может перевозить от шести до девяти пассажиров и двух членов экипажа на расстояния, покрывающие основную массу внутренних в большинстве стран и некоторую часть международных маршрутов. Основным достижением специалистов компании Eviation Aircraft является разработка нового типа воздушно-алюминиевой аккумуляторной батареи, емкости которой достаточно для накопления энергии, необходимой для дальнего перелета.

В самолете использована модернизированная воздушно-алюминиевая батарея, изначально разработанная компанией Phinergy Ltd. К этому добавлен буфер на традиционных аккумуляторных батареях, и умная система распределения энергии, основанную на использовании аналитических алгоритмов. Все это вместе представляет собой самую высокоэффективную энергетическую систему, позволяющую использовать каждую "крупинку" дефицитной энергии аккумуляторных батарей".

Компания Eviation Aircraft не намерена вступать в конкуренцию с другими компаниями, выпускающими самолеты. Компания Eviation Aircraft видит свет будущее в качестве воздушного аналога сервиса Uber.

Готовый прототип компания Eviation Aircraft покажет в середине 2019 года на парижском авиасалоне Ле-Бурже. Если после этого компании удастся привлечь $100 млн инвестиций, то к 2021 году Alice поступит в продажу. Ожидается, что девятиместный электросамолет будет стоить около $2 млн, но, стоит помнить, что владельцы судна сэкономят на топливе и на затратах на эксплуатацию.

Глава Tesla Илон Маск, который также проявляет интерес к области электрической авиации, считает, что для массового производства электросамолетов необходимо создать аккумулятор с плотностью энергии 400 Вт/ч на килограмм. Между тем, сегодня выпускаемые его компанией электромобили питаются от батарей с плотностью 250 Вт/ч на килограмм.

А в Норвегии планируют к 2040 году полностью перевести все местные пассажирские авиаперевозки на использование электрических летательных аппаратов.



комментарии (0):









Материалы рубрики

Николай Протопопов
РИА Новости
"Пробиваемая" стена. Почему комплексы ПВО США не защитили Саудовскую Аравию
Герман Костринский
КоммерсантЪ
Не стой под крылом
Роман Азанов, Дмитрий Федюшко
ТАСС
Русский дебют в небе Стамбула. Чем может обернуться турецкий вояж для авиапрома России?
Владислав Скобелев
Деловой Петербург
Данные небесные. Каким будет интернет вещей в самолетах
Герман Костринский, Яна Войцеховская
КоммерсантЪ
Пулково дадут пятилетку свободы
Дмитрий Сикорский
Экономика сегодня
Интерес Турции к МС-21 связан с успехом сделок по АЭС "Аккую" и С-400
Олег Рубникович
КоммерсантЪ
В российских «МиГах» не обошлось без украинского
Николай Протопопов
РИА Новости
Мертвый груз. Потянет ли Польша американские истребители F-35



Ирина Дронина
Независимое военное обозрение
Боевой самолет 6-го поколения будут строить несколько стран Европы
Роман Крецул, Алексей Рамм
Известия
Мал да удар: беспилотники вооружат крылатыми ракетами
Илья Крамник
Известия
Вторая жизнь "Залива": построят ли в Керчи вертолетоносцы
Екатерина Карпенко, Ксения Чемоданова
Газета.ru
Умри на месте: почему россиян оставят без санитарного борта
Илья Максимов
Российская газета
Три советских самолета вошли в пятерку лучших истребителей холодной войны
Кустов Максим
Военно-промышленный курьер
Пе-2 – «хорошо управляемый утюг»: «Пешка» глазами пилота
Сергей Птичкин
Российская газета
Охота на Коршунова
Роман Азанов
ТАСС
"Это не игра, тут все реально"
Джереми Богайски
Forbes
Подрезанные крылья: как авиакомпании спасают Boeing 737 MAX от стихии, ржавчины и птиц
Николай Поросков
Независимое военное обозрение
Ставка на лидерство
Дарья Рыночнова, Михаил Мошкин
Взгляд
Эксперты оценили выбор замены самолету Ан-2
Ксения Потапова
КоммерсантЪ - Санкт-Петербург
По пути цифровизации
Александр Карпов, Алёна Медведева, Юлия Гуреева
RT
«Бряцают оружием в информационном пространстве»: с чем связан дефицит лётчиков в ВВС Великобритании
Валерия Маслова, Анна Лушникова
RT
«Варшава пытается подыгрывать американцам»: США поставят в Польшу 32 истребителя F-35
Герман Костринский, Галина Дудина
КоммерсантЪ
Монголия поменяет Ан-2 моторы
Алексей Рамм, Богдан Степовой
Известия
Абонентская расплата: армейские дроны найдут цель по сигналу сотового
Антон Валагин
Российская газета
Короли неба
Антон Лавров
Известия
Беспилотная лошадка
Александр Волобуев, Дмитрий Литовкин, Ирина Цырулева
Известия
Дело — дрон: силовикам предлагают разрешить сбивать беспилотники
Александр Ермаков
Известия
Старые вопросы нового облика: чего ждать от МиГ-35
Наталия Еремина, Ольга Шерункова
Газета.ru
Битва за украинский завод: зачем Китай покупает "Мотор Сич"
Александр Шитов
Военно-промышленный курьер
«Кинжал» по-китайски
Булат Баширов
КоммерсантЪ
Аэропорту устанавливают тендерное равенство
Александр Волобуев, Михаил Калмацкий, Ирина Цырулева
Известия
Летали, знаем: рост цен на билеты повторил антирекорд 2008 года
Иван Апулеев
Газета.ru
Запрет снят? Украинцы пролетят над Россией
Дарья Рыночнова
Взгляд
Радикальная реформа ОАК уже началась
Ирина Огилько
Российская газета
"Скорая" на крыльях
Алексей Козаченко, Алексей Рамм
Известия
Спасти и уничтожить: ВМФ получит универсальный самолет-амфибию
Евгений Гайва
Российская газета
Туристы улетают налегке
Алексей Песков
Военно-промышленный курьер
МАКС пролетел, но обещал вернуться
Мария Томиленко
Красная звезда
Едины, как едино небо, сделавшее их лётчиками
Глеб Силко
КоммерсантЪ-FM
Авиакомпании компенсируют убытки билетами
Алексей Заквасин, Екатерина Комарова
RT
«Будущее — за гибридными двигателями»: как новая силовая установка может изменить облик гражданской авиации в РФ
Наталия Ячменникова
Российская газета
МАКС-2019 состоялся и завершился как настоящий праздник
Анастасия Николаева
Интерфакс
Космодром с проблемами
Ася Сафиуллина
ТАСС
Аэротакси в городе. Как сейчас работает сервис и есть ли у него будущее?
Иван Сафронов
Ведомости
Минобороны может самостоятельно достроить космодром "Восточный"
Роман Азанов
ТАСС
"Снимать сложнее, чем управлять истребителем". Как делается воздушная съемка
Александр Волобуев, Михаил Калмацкий
Известия
Берлинский акцент: российские нефтяники заправят немецкие самолеты
Герман Костринский
КоммерсантЪ
Аэропорты собирают под крыло
Юлия Грицай
КоммерсантЪ-FM
Такси осваивают воздушные маршруты
Влада Шипилова, Майя Иванова
КоммерсантЪ
Субсидии на подлете

 

 

 

 

Реклама от YouDo
 
РЕКЛАМА ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ АККРЕДИТАЦИЯ ПРЕСС-СЛУЖБ

ЭКСПОРТ НОВОСТЕЙ/RSS


© Aviation Explorer